הלייזר המארגן את עצמו הראשון בעולם שנולד כדי לעזור ליצור חומרים פוטוניים חכמים לריפוי עצמי

באופן כללי, לחומרים רבים מעשה ידי אדם יש תכונות מתקדמות משלהם, אך עליהם לשלב את הגיוון והפונקציונליות של חומרים חיים כדי להתאים למצב הספציפי של האחרון. לדוגמה, בגוף האדם, העצמות והשרירים מארגנים מחדש את המבנה וההרכב שלהם כל הזמן כדי לשמור טוב יותר על המשתנים והרמות הפעילות המשתנות.
לאחרונה, חוקרים מאימפריאל קולג' בלונדון ומאוניברסיטת קולג' בלונדון שאבו השראה מהרעיון הזה והדגימו את מכשיר הלייזר הראשון בעולם שיכול להשיג באופן ספונטני ארגון עצמי, שיכול להגדיר את עצמו מחדש כאשר התנאים משתנים.
הצוות מציין כי חידוש זה יתרום לפיתוח חומרים פוטונים חכמים – חומרים המדמים טוב יותר את תכונות החומר הביולוגי, כגון היענות, הסתגלות, ריפוי עצמי והתנהגות קולקטיבית.
הלייזרים המניעים את רוב הטכנולוגיות שלנו כיום מתוכננים בדרך כלל מחומרים גבישיים והם מדויקים וסטטיים באופיים. לצוות המחקר שהוזכר לעיל, לעומת זאת, היה רעיון מבריק ליצור לייזר שיכול לערבב מבנה ותפקוד, ולאפשר לו להגדיר את עצמו מחדש ולשתף פעולה כמו חומר ביולוגי.
פרופסור ריקרדו סאפיינזה מהמחלקה לפיזיקה באימפריאל קולג', אחד ממחברי המחקר, אמר, "מערכת הלייזר שלנו יכולה להגדיר מחדש ולשתף פעולה כדי להתאים זה לזה, מה שיציב את הבסיס לחיקוי הקשר המתפתח בין מבנה ותפקוד בחומרים ביולוגיים. "
באופן כללי, ניתן להגדיר לייזר כמכשיר המסוגל להפיק צורה מסוימת של אור על ידי הגברה שלו. הלייזרים בהרכבה עצמית בניסויים של הצוות היו מורכבים מחלקיקים מפוזרים בנוזל עם רווח גבוה (היכולת להגביר את האור). ברגע שמספיקים מהחלקיקים הללו מתאחדים, ניתן לעורר אותם באנרגיה חיצונית כדי לייצר לייזר.
בניסויים שלהם נעשה שימוש בלייזר חיצוני לחימום חלקיק "יאנוס" (חלקיק מצופה בצד אחד בחומר סופג אור) שסביבו התקבצו החלקיקים. אשכולות חלקיקים אלו מייצרים לייזר שניתן להפעיל ולכבות על ידי שינוי עוצמת הלייזר החיצוני, אשר בתורו שולט בגודל ובצפיפות של אשכול החלקיקים.
בנוסף, הצוות הדגים כיצד ניתן להעביר את צבירי הלייזר בחלל על ידי חימום חלקיקי יאנוס שונים, ובכך הדגים את יכולת ההסתגלות של המערכת. חלקיקי ה"יאנוס" יכולים גם לשתף פעולה זה עם זה כדי ליצור מקבצים של חלקיקים בעלי יותר תכונות מאשר הוספת שני חלקיקים, כמו שינוי צורתם והגברת כוח הלייזר שלהם.
כיום, לייזרים כבר נמצאים בשימוש נרחב ברפואה, טלקומוניקציה וייצור תעשייתי", אמר הסופר הראשי ד"ר ג'ורג'יו וולפה מהמחלקה לכימיה באוניברסיטת קולג' בלונדון. ולייזרים בעלי תכונות ביוניות יסייעו בפיתוח חזקים, אוטונומיים ועמידים. -חומרים ומכשירים ליצירת חישה של יישומים, מחשוב לא שגרתי, ומקורות אור ותצוגות חדשות."
בשלב הבא, צוות המחקר יחקור כיצד לשפר את ההתנהגות האוטונומית של לייזרים כדי להפוך אותם לזריזים ובעלי חיים. ההערכה היא שהטכנולוגיה עשויה להיות מיושמת לראשונה על הדור הבא של דיו אלקטרוני עבור צגים חכמות.